Κεφάλαιο Επένδυση από εκτοξευμένο σκυρόδεμα Εισαγωγή

Transcript

1 Κεφάλαιο 8 Σύνοψη Η επένδυση από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα δεν χρειάζεται καλούπι και ως εκ τούτου δύναται να τοποθετείται γρήγορα και με ασφάλεια. Κατά την τοποθέτησή του λαμβάνει μορφή κελύφους και επομένως δύναται να μεταφέρει φορτία και στις τρεις διαστάσεις. Αναπτύσσονται τα υλικά σύνθεσής του, οι μέθοδοι, και η διαδικασία εκτόξευσης. Παραδείγματα και ασκήσεις συντελούν στην εμπέδωση. Προαπαιτούμενη γνώση Μαθήματα: Αντοχή των Υλικών, Τεχνολογία Παραγωγής Τσιμέντου και Σκυροδέματος, Δομικά Υλικά, Οπλισμένο Σκυρόδεμα. Χρήσιμη βιβλιογραφία: Hoek et al. (1995), Maidl (1992) 8. Επένδυση από εκτοξευμένο σκυρόδεμα Εισαγωγή Το σκυρόδεμα που διαστρώνεται πάνω σε μία επιφάνεια με εκτόξευσή του από ακροφύσιο, ώστε να σχηματίζει στρώση σκυροδέματος με συνάφεια πάνω στην εν λόγω επιφάνεια ορίζεται ως «εκτοξευόμενο σκυρόδεμα» (shotcrete ή gunite ή sprayed concrete). Ο όρος gunite (King, 1996) δόθηκε το 1910 από την Cement Gun Co. γι αυτό που σήμερα χαρακτηρίζεται ως λεπτών αδρανών εκτοξευόμενο σκυρόδεμα. Ο όρος shotcrete χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1930 από την Αμερικανική Ένωση Σιδηροδρόμων, και στη συνέχεια ορίστηκε από την ACI 506R (1985) ως το σκυρόδεμα (ή κονίαμα) που μεταφέρεται μέσα σε σωλήνες και εκτοξεύεται υπό την πίεση αέρα με μεγάλη ταχύτητα επάνω σε μία επιφάνεια. Ο όρος sprayed concrete (ψεκαζόμενο σκυρόδεμα) καθιερώθηκε στην Ευρώπη από κανονισμούς και προδιαγραφές, όπως της EFNARC (1996), της BTS/ICE (2000), της AFTES (2000), κ.ά. Χρονικοί σταθμοί (ASA, 2015) της ανάπτυξής του είναι: 1895 : Ανάπτυξη του πρωτότυπου ακροφυσίου τσιμέντου 1910 : Κατοχύρωση ευρεσιτεχνίας στις ΗΠΑ & Θέσπιση εμπορικής ονομασίας gunite 1920 : Κατοχύρωση ευρεσιτεχνίας στη Γερμανία 1930 : Εισαγωγή γενικού όρου shotcrete 1940 : Πρώτη χρήση αδρόκοκκων αδρανών 1950 : Έναρξη της Επιτροπής ACI 506, και ανάπτυξη μηχανής περιστρεφόμενου τυμπάνου 1955 : Εισαγωγή της μεθόδου υγρής μίξης 1970 : Εφαρμογή χαλύβδινων ινών για τον οπλισμό του εκτοξευμένου σκυροδέματος 1975 : Πρώτη χρήση πυριτιακής παιπάλης στη Νορβηγία Το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα χρησιμοποιείται σε ποσοστό μεγαλύτερο του 90% για τη στήριξη των πετρωμάτων, σε υπόγεια και επιφανειακά έργα. Με την εκτόξευση σκυροδέματος επάνω στα τοιχώματα των εκσκαφών, και την άμεση πρόσφυσή του σε αυτά, επιτυγχάνεται η άμεση επένδυσή τους χωρίς τη χρήση τύπων (καλουπιών). Το σκυρόδεμα που εκτοξεύεται από το ακροφύσιο σε μία τραχεία επιφάνεια πετρώματος, σχηματίζει αρχικά ένα λεπτό στρώμα τσιμεντοκονίας με κόκκους άμμου μικρότερους από 0.2 mm. Το λεπτόκοκκο αυτό υλικό εισχωρεί στους πόρους και στις ρωγμές και προσφέρει μία βάση για την εκτόξευση και συμπύκνωση του υπολοίπου πάχους. Κατά τη δημιουργία του αρχικού στρώματος μέρος των χονδρόκοκκων αδρανών αναπηδά και πέφτει στο δάπεδο. Η πρόσφυση είναι προφανώς καλύτερη σε πρόσφατα θραυσμένο, καθαρισμένο, τραχύ πέτρωμα, παρά σε λεία ή εύθρυπτη επιφάνεια μετάλλου ή 1 Το παρόν κεφάλαιο συγγράφηκε σε συνεργασία με τον Μ. Μιχαηλίδη, ΧΜ/ΕΜΠ.

2 2 πετρώματος. Ζημιά στο νωπό σκυρόδεμα μπορεί να προκληθεί από τη διήθηση νερού, και γι αυτό η όποια ροή θα πρέπει να παρακάμπτεται, όπως π.χ. με τη διάτρηση οπών και την τοποθέτηση σωλήνων συνδεμένων με το σύστημα στράγγισης. Οι βασικές δράσεις του εκτοξευμένου σκυροδέματος ως επένδυση είναι: (α) στατική ενίσχυση του πετρώματος σε διάφορες κλίμακες, (β) σφράγιση οξειδούμενου ή χαλαρούμενου πετρώματος για αποφυγή της περαιτέρω χαλάρωσης λόγω έκθεσής του σε νερό ή υγρασία, και (γ) έλεγχος του νερού και της δημιουργίας πάγου, με ανακατεύθυνση, στράγγιση ή σταμάτημα της ροής. Πλεονεκτήματα της εφαρμογής του είναι: η δυνατότητα άμεσης επέμβασης, η τοποθέτησή του χωρίς χρήση καλουπιών, η ανεξαρτησία του από τη μορφή της επιφάνειας διάστρωσης και η συνεργασία του με άλλα μέτρα υποστήριξης. Στα μειονεκτήματα του συγκαταλέγονται οι καταπτώσεις του όταν εφαρμόζεται σε πετρώματα στα οποία έχει μειωμένη πρόσφυση, όπως αυτά που περιέχουν άργιλο. Τα υλικά και η σύνθεση του εκτοξευμένου σκυροδέματος, η εκτέλεση της εργασίας, οι έλεγχοι, οι απαιτήσεις υγείας-ασφάλειας, και ο τρόπος επιμέτρησης εργασιών ορίζονται από την ΕΛΟΤ ΤΠ Ορισμοί σύμφωνα με την ΕΛΟΤ ΤΠ Γενικοί Αναπήδηση (rebound) του εκτοξευόμενου σκυροδέματος ορίζεται το φαινόμενο κατά το οποίο μέρος των εκτοξευόμενων υλικών αναπηδά ανακλάται επί της επιφάνειας εφαρμογής και δεν ενσωματώνεται τελικά στην σχηματιζόμενη στρώση σκυροδέματος επί της εν λόγω επιφάνειας. Ίνες ορίζονται τα μικρού διακριτού μήκους στοιχεία από χάλυβα, οργανικά πολυμερή, γυαλί ή πολυκαρβονικά υλικά, επαρκώς μικρού μεγέθους ώστε να κατανέμονται και να διασκορπίζονται ομοιόμορφα στη μάζα του εκτοξευομένου σκυροδέματος Παραγόμενο υλικό Βασικό ανάμειγμα ορίζεται το ανάμειγμα σκυροδέματος που παραλαμβάνεται είτε σαν έτοιμο ανάμειγμα είτε αναμειγνύεται επιτόπου, με σκοπό να τροφοδοτήσει τον εξοπλισμό εκτόξευσης και να οδηγηθεί στο ακροφύσιο εκτόξευσης. Εκτοξευόμενο σκυρόδεμα αναφοράς ορίζεται το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα στο οποίο χρησιμοποιούνται όλα τα ενσωματούμενα υλικά, χωρίς τον επιταχυντή, για τον καθορισμό των αλλαγών και επιδράσεων στις μηχανικές του ιδιότητες. Εργοστασιακώς αναμειγμένο ξηρό ανάμειγμα ορίζεται το ξηρό ανάμειγμα που παραλαμβάνεται επί τόπου προς χρήση σε σάκους ή σιλό. Νεαρό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα ορίζεται το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα με ηλικία μέχρι 24 ώρες από την κατασκευή του σχετικού στοιχείου. Ξηρό ανάμειγμα ορίζεται το βασικό ανάμειγμα με μέγιστη περιεχόμενη υγρασία μικρότερη από 0,5%, που προορίζεται για χρήση στην ξηρή μέθοδο. Υγρό ανάμειγμα ορίζεται το βασικό ανάμειγμα που προορίζεται για χρήση στην υγρή μέθοδο. Ώριμο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα ορίζεται το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα με πλήρη ανάπτυξη των ιδιοτήτων του, που νοείται σε ηλικία τουλάχιστον 28 ημερών Μέθοδοι κατασκευής Ακροφύσιο ορίζεται η διάταξη απόληξης της σωλήνας μεταφοράς του εκτοξευομένου σκυροδέματος. Η διάταξη αποτελείται από μονάδα ανάμειξης, στην οποία, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη μέθοδο, εισπιέζονται εντός της ροής του βασικού αναμείγματος νερό, πιεσμένος αέρας ή/και πρόσθετα και πρόσμικτα. Μεταφορά αραιής ροής ορίζεται η μεταφορά του βασικού ξηρού ή υγρού αναμείγματος μέσω σωληνώσεων σε ένα συνεχές ρεύμα υψηλής πίεσης αέρα προς το ακροφύσιο και όπου η δύναμη και η ενέργεια μεταφοράς χρησιμοποιείται για την εκτόξευση και συμπύκνωση του αναμείγματος. Πρακτικά, η τεχνική εφαρμόζεται στην ξηρή μέθοδο μόνο. 2 Με μικρές διαφοροποιήσεις από τον συγγραφέα.

3 3 Μεταφορά πυκνής ροής ορίζεται η τεχνική μεταφοράς με αντλία σκυροδέματος, χωρίς χρήση πιεσμένου αέρα, του υγρού αναμείγματος στο ακροφύσιο όπου εκτοξεύεται και συμπυκνώνεται πνευματικά με χρήση αέρα κατάλληλα υψηλής πίεσης. Η τεχνική εφαρμόζεται μόνο στην υγρή μέθοδο. Ξηρή μέθοδος ορίζεται η μέθοδος εκτόξευσης ξηρού αναμείγματος όπου η απαιτούμενη ποσότητα του νερού ή πρόσθετου νερού εισάγεται στο ακροφύσιο. Συντήρηση ορίζονται τα μέτρα για μείωση των επιβλαβών συνεπειών της εξάτμισης από το σκυρόδεμα. Υγρή μέθοδος ορίζεται η μέθοδος εκτόξευσης υγρού αναμείγματος με καθορισμένο λόγο νερού/τσιμέντο Ιδιότητες Ισοδύναμη διάμετρος ίνας ορίζεται η διάμετρος ενός κύκλου με επιφάνεια ίση με την επιφάνεια της εγκάρσιας διατομής μίας μη κυκλικής ίνας. Ακραία καμπτική αντοχή («Καμπτική αντοχή κατά την αστοχία» σύμφωνα με την ΤΠ) (ultimate flexural strength) νοείται η τάση που αντιστοιχεί στο μέγιστο φορτίο P ult (Σχήμα 8-1) το οποίο μπορεί να αναλάβει ένα άοπλο ή ινοπλισμένο σκυρόδεμα όταν υπόκειται σε μία καμπτική δοκιμή όπως αυτή ορίζεται στα πρότυπα ΕΛΟΤ EN ή ΕΛΟΤ EN Κατηγορία πρώιμης ανάπτυξης (early development class) ορίζεται η κατηγορία πρώιμης πήξης και πρώιμης ανάπτυξης αντοχής μέχρι και τις 24 ώρες. Λόγος μορφής («λόγος σχήματος ινών» σύμφωνα με την ΤΠ) (aspect ratio of fibres) ορίζεται ο λόγος του μήκους προς την διάμετρο ή την ισοδύναμη διάμετρο της ίνας. Πρώτη κορυφαία καμπτική αντοχή (first peak flexural strenght) («Μέγιστη καμπτική αντοχή αιχμής» σύμφωνα με την ΤΠ) ορίζεται η τάση που αντιστοιχεί στο μέγιστο φορτίο P a1 (Σχήμα 8-1) στο οποίο ανθίσταται ινοπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα όταν υπόκειται σε δοκιμή κάμψης όπως προδιαγράφεται στο πρότυπο ΕΛΟΤ EN Νωπό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα (fresh sprayed concrete) ορίζεται αυτό πριν την πήξη του. Σχήμα 8-1. Παραδείγματα καμπυλών φόρτισης-βύθισης για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών φορτίων.

4 4 Παραμένουσα αντοχή (residual strength) ορίζεται η υπολογιζόμενη τάση σε ινοπλισμένο σκυρόδεμα που αντιστοιχεί σε ένα φορτίο, στην καμπύλη φορτίου βύθισης (Σχήμα 8-1), όπως καταγράφεται σε μία καμπτική δοκιμή όπως αυτή ορίζεται στο πρότυπο ΕΛΟΤ EN Το φορτίο αυτό είναι το ελάχιστο στο διάστημα από 0.5 mm έως 1.0mm ή 2mm ή 4mm, ανάλογα με την κατηγορία παραμόρφωσης D 1, D 2, D 3, αντίστοιχα. Προδιαγραμμένη κατηγορία τελικής αντοχής σκυροδέματος ορίζεται η αντοχή θλίψης κυλινδρικών δοκιμίων που προδιαγράφεται για ηλικία 28, 56 ή 90 ημερών και η οποία πρέπει να επιβεβαιώνεται βάσει δοκιμών ποιότητας. Σκίαση (shadow effect) ορίζεται το φαινόμενο πτωχής συμπύκνωσης του σκυροδέματος ή παρουσίας κενών στην πίσω παρειά στοιχείων, όπως π.χ. μία ράβδος οπλισμού στην οποία η εκτόξευση λαμβάνει χώρα μόνο από τη μία πλευρά Δοκιμές Δοκιμές πριν την έναρξη της κατασκευής (preconstruction test) ορίζονται οι δοκιμές με το προτεινόμενο προσωπικό, υλικά, εξοπλισμό και μέθοδο εκτόξευσης και τις οποίες ο Ανάδοχος πρέπει να εκτελέσει πριν την έναρξη των εργασιών για να εξασφαλίσει την επίτευξη των προδιαγραμμένων ιδιοτήτων. Εκτίμηση συμμόρφωσης (assessment of conformity) ορίζεται η συστηματική εξέταση του βαθμού στον οποίο μία κατασκευαστική διαδικασία και ένα προϊόν είναι σε θέση να ικανοποιήσουν προδιαγραμμένες απαιτήσεις. Επιθεώρηση (inspection) ορίζεται το σύνολο των ενεργειών που αναλαμβάνονται για τον έλεγχο και την επιβεβαίωση ότι η εκτέλεση των εργασιών γίνεται σύμφωνα με τις προδιαγραφές του έργου. Κατηγορία επιθεώρησης (inspection class) ορίζεται το σύνολο των αντικειμένων που θα επιθεωρηθούν και η έκταση της επιθεώρησης, με αναφορά σε τρεις κατηγορίες επιθεώρησης. Προκαταρκτικές δοκιμές (preliminary test) ορίζονται οι δοκιμές που ελέγχουν την απαιτούμενη σύνθεση του εκτοξευομένου σκυροδέματος ώστε να ικανοποιούνται όλες οι προδιαγραμμένες απαιτήσεις στη νωπή και σκληρυμένη κατάσταση. 8.3 Υλικά Ο σχεδιασμός του μίγματος καθοδηγείται από τις ίδιες αρχές που διέπουν το σχεδιασμό του σκυροδέματος, όπως ο χαμηλός λόγος Ν/Τ, η ελάχιστη περιεκτικότητα σε αέρα και ο επαρκής βαθμός συμπύκνωσης, καθώς και από πρόσθετους παράγοντες που επιδρούν στη διαβάθμιση των αδρανών και στην περιεκτικότητα σε τσιμέντο. Το μίγμα σκυροδέματος προσδιορίζεται από τις απαιτήσεις εφαρμογής και λειτουργίας. Κατά κανόνα, αυτές επιτυγχάνονται με μείωση του μέγιστου κόκκου των αδρανών στα 8mm, αύξηση της περιεκτικότητας σε συνδετικό υλικό, και χρήση προσμίκτων για τον έλεγχο των ιδιοτήτων. Όπως και στο έγχυτο, οι βασικές παράμετροι που ελέγχουν την αντοχή και την ποιότητα είναι ο λόγος N/T, η περιεκτικότητα σε αέρα και ο βαθμός συμπύκνωσης. Εντούτοις, η διαδικασία μίξης των συστατικών του και τοποθέτησής του επί τόπου, διαφέρει από το έγχυτο. Η περιεκτικότητα σε τσιμέντο του διαστρωμένου σκυροδέματος είναι πάντα μεγαλύτερη από αυτή του εκτοξευόμενου μίγματος, λόγω της μεγαλύτερης αναπήδησης των αδρότερων αδρανών από αυτή του τσιμέντου, και επομένως, η επιτόπου σύνθεσή του θα διαφέρει από το αρχικό μίγμα. Η σύνθεσή του στο τοίχωμα εξαρτάται από την αρχική σύνθεση, το σχεδιασμό του ακροφυσίου, την ταχύτητα πρόσκρουσης, την ικανότητα του χειριστή, την επιφάνεια εφαρμογής, την ποσότητα και τον τύπο των προσμίκτων, τον οπλισμό, την απόσταση του ακροφυσίου από την επιφάνεια και τη γωνία ψεκασμού. Οι αναλογίες των υλικών επιλέγονται ώστε να ικανοποιείται το σύνολο των κριτηρίων και των απαιτήσεων επιτελεστικότητας τόσο του νωπού όσο και του σκληρυμένου εκτοξευόμενου σκυροδέματος, που περιλαμβάνουν την συνεκτικότητα (για το υγρό ανάμειγμα), αντοχή, αντοχή σε κάμψη, πλαστιμότητα, πυκνότητα, ανθεκτικότητα, στεγανότητα, υδατοπερατότητα, προστασία των ενσωματούμενων μεταλλικών στοιχείων έναντι διάβρωσης και αφού ληφθεί υπόψη η μέθοδος κατασκευής και η ποσότητα της αναπήδησης και σκόνης κατά την εκτέλεση της εργασίας εκτόξευσης. Οι απαιτήσεις για τη σύνθεση και τις ιδιότητες, που σχετίζονται με τις κατηγορίες βλαπτικότητας του περιβάλλοντος, εξαρτώνται από την θεωρούμενη τεχνική διάρκεια ζωής του στοιχείου του εκτοξευομένου σκυροδέματος και σε συμμόρφωση με τις προβλέψεις του προτύπου ΕΝ Οι οριακές τιμές για την σύνθεση του σκυροδέματος, που σχετίζονται με τις κατηγορίες έκθεσης και δίνονται στο πρότυπο ΕΝ Οι τιμές της σύνθεσης του σκυροδέματος αναφέρονται στο

5 5 σκυρόδεμα μετά την εκτόξευση και πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την προσθήκη νερού κατά την εκτόξευση και την επίδραση του φαινομένου της αναπήδησης Συνήθη υλικά Τα συνηθέστερα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι το τσιμέντο, το νερό και τα αδρανή Τσιμέντο Τσιμέντα Portland, που συμφωνούν με τις απαιτήσεις του ΕΝ (Πίνακας 8-1), είναι επιτρεπτά. Καλά αποτελέσματα έχουμε με αμιγή τσιμέντα CEM Ι 42.5 ή CEM Ι 52.5 (σπανίως εφαρμόζεται), αλλά και με το CEM ΙΙ 42.5 που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με λίγο μεγαλύτερη κατανάλωση επιταχυντή. Η επιλογή του τύπου του τσιμέντου εξαρτάται από τη συμβατότητά τους με τους διαθέσιμους επιταχυντές. Λαμβάνεται υπόψη η επίδραση της επικρατούσας θερμοκρασίας και η έκλυση θερμότητας στον απαιτούμενο χρόνο εργασιμότητας, οι απαιτήσεις ανάπτυξης και τελικής αντοχής, και οι συνθήκες συντήρησης. Καλό είναι το τριασβέστιο του αργιλίου (C 3 A) να είναι μεγαλύτερο από 5% και η ειδική επιφάνεια Blaine να είναι μεγαλύτερη από 400m 2 /kg. Ο βέλτιστος χρόνος πήξης επιτυγχάνεται με τον πιο συμβατό συνδυασμό τσιμέντου και επιταχυντή πράγμα το οποίο απαιτεί εργαστηριακές δοκιμές. Εφόσον υπάρχει κίνδυνος διάβρωσης από θειικά, τότε απαιτείται τσιμέντο ανθεκτικό σε αυτά σύμφωνα με το EN Επειδή όμως ένα τέτοιο τσιμέντο δεν είναι πάντοτε διαθέσιμο, είναι προτιμότερο να προδιαγράφεται εναλλακτικά τσιμέντο CEM II σε περιεκτικότητα kg/m 3, με χαμηλό Ν/Τ, που έχει ικανοποιητική ανθεκτικότητα στα θειικά (Μιχαηλίδης, 2015). Σήμερα έχουν αναπτυχθεί τσιμέντα ταχείας πήξης για χρήση στην ξηρή μέθοδο μίξης, που επιτρέπουν την αποφυγή χρήσης επιταχυντών, αλλά απαιτούν τελείως ξηρά αδρανή (ICE, 1996). Η ποσότητα τσιμέντου εξαρτάται από την απαίτηση αντοχής για το μέγιστο κόκκο αδρανών, και δεν θα πρέπει να είναι μικρότερη των 300kg/m 3 (EFNARC, 1996). Συνήθως η ποσότητά του επιλέγεται να είναι kg/m 3. Μη αναγκαία μεγάλη απαίτηση αντοχής απαιτεί υπερβολικά μεγάλη αναλογία τσιμέντου που έχει σαν αποτέλεσμα μεγάλη συστολή ξήρανσης και ρωγμάτωση. Αν χρησιμοποιούνται μη αλκαλικοί επιταχυντές, που δεν μειώνουν την αντοχή του εκτοξευμένου σκυροδέματος σε σχέση με το σκυρόδεμα αναφοράς, η ποσότητα του τσιμέντου δύναται να είναι kg/m 3, αρκεί να είναι διαθέσιμη η κατάλληλη άμμος με υψηλή ποσότητα παιπάλης (Μιχαηλίδης, 2015). Πίνακας 8-1. Βασικοί τύποι τσιμέντου και κατηγορίες αντοχής κατά EN Τύπος τσιμέντου Περιγραφή Κατηγορία Αντοχής Όρια Αντοχής CEM I Τσιμέντο Portland MPa CEM II Σύνθετο τσιμέντο Portland CEM III Σκωριοτσιμέντο CEM IV Ποζολανικό τσιμέντο CEM V Σύνθετο τσιμέντο Συμπληρωματικά του τσιμέντου ορυκτά πρόσθετα Τα ορυκτά πρόσθετα (EN 206-1) είναι βιομηχανικά παραπροϊόντα, που δύνανται να βελτιώσουν την εργασιμότητα του νωπού σκυροδέματος και την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος στη θερμική ρωγμάτωση, στη διαστολή της αλκαλιοπυριτικής αντίδρασης, και στην προσβολή από θειικά (Πίνακας 8-2). Διακρίνονται (α) σε υδραυλικά 3 και ποζολανικά, 4 όπως η σκωρία υψικαμίνων (GGBS) και η ιπτάμενη τέφρα με υψηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο (τύπου W ή C), που επιβραδύνουν την ανάπτυξη της αντοχής και αυξάνουν την ανθεκτικότητα, και (β) σε ποζολανικά, όπως η πυριτιακή παιπάλη και η ιπτάμενη τέφρα με χαμηλή περιεκτικότητα σε ασβέστιο (τύπου V ή F) που βελτιώνουν την ανθεκτικότητα, αυξάνουν τη συνάφεια, και τις μηχανικές ιδιότητες, αλλά μειώνουν το ph του νερού των πόρων του σκυροδέματος, και γι αυτό πρέπει να είναι περιορισμένη η ποσότητά τους. Η σιδηρούχα σκωρία υψικαμίνων (ΕΝ 15167) προκύπτει κατά την τήξη σιδηρομεταλλεύματος. Με κατάλληλη σβέση και άλεση στα m 2 /kg Blaine, αναπτύσσει ικανοποιητικές υδραυλικές ιδιότητες. Είναι φτηνή, και αποτελεί εξαιρετικό πληρωτικό (filler), μειώνει όμως την πολύ πρώιμη αντοχή. Συχνά βελτιώνει την ανθεκτικότητα του εκτοξευμένου σκυροδέματος. 3 Συνδετικά (τσιμεντικά) υλικά που πήζουν και σκληρύνονται μέσω χημικής αντίδρασης με το νερό, ακόμη και μέσα σε αυτό. 4 Πυριτικά υλικά που δεν έχουν από μόνα τους υδραυλικές ιδιότητες αλλά παρουσία υγρασίας αντιδρούν χημικά με το Ca(OH) 2 για να αναπτυχθούν ενώσεις που έχουν υδραυλικές ιδιότητες.

6 6 Η ιπτάμενη τέφρα (ΕΝ 450) λαμβάνεται από τα ηλεκτρικά φίλτρα κατά την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος με κονιοποιημένο άνθρακα. Διακρίνεται σε χαμηλής (<10%) και υψηλής (15 40%) περιεκτικότητας σε CaO. Οι χαμηλής περιεκτικότητας έχουν μειωμένη ποζολανική δραστικότητα. Αντίθετα, οι υψηλής περιεκτικότητας είναι περισσότερο δραστικές. Είναι φτηνή και προσφέρει πολύ καλή εργασιμότητα, ανταποκρίνεται σε συγκεκριμένες απαιτήσεις ανθεκτικότητας, και προσφέρει ομογενοποίηση στο προϊόν. Πίνακας 8-2. Χαρακτηριστικά τσιμέντου - προσθέτων στο ψεκαζόμενο σκυρόδεμα (Höfler et al., 2011) Χαρακτηριστικό Τσιμέντο Πυριτιακή παιπάλη Ιπτάμενη τέφρα Σκωρία Πληρωτικό filler Νωπό σκυρόδεμα Εργασιμότητα Κράτηση νερού Ανάπτυξη αντοχής Πολύ πρώιμη αντοχή <4h / - Πρώιμη αντοχή <12h / - Τελική αντοχή / - Ανθεκτικότητα Αντίσταση στη διείσδυση νερού Αντίσταση στα θειικά / / - Αντίσταση ASR - + / - + / / - + βελτίωση, - επιδείνωση Η πυριτιακή παιπάλη (ΕΝ 13263) είναι παραπροϊόν των επαγωγικών τοξοτών κλιβάνων στις βιομηχανίες παραγωγής μετάλλων πυριτίου και σιδηροπυριτικών κραμάτων. Συνίσταται από κόκκους άμορφου διοξειδίου του πυριτίου με πολύ μεγάλη ειδική επιφάνεια, 20-35m 2 /g. Συγκρίνοντας το κοινό τσιμέντο Portland και τις συνήθεις ιπτάμενες τέφρες με την πυριτιακή παιπάλη, οι τελευταίες εμφανίζουν κατανομές σωματιδίων οι οποίες είναι δύο τάξεις μεγέθους λεπτότερες. Το υλικό είναι ισχυρά αντιδραστικό και ποζολανικό. Χρησιμοποιείται όμως κυρίως ως πρόσθετο που διανέμει τα προϊόντα της ενυδάτωσης ομοιόμορφα, μειώνοντας τη διαπερατότητα, και ως εκ τούτου αυξάνοντας την αντίσταση στα θειικά και την ανθεκτικότητα στην πήξη-τήξη του νερού (Melbye, 2001). Είναι δύσκολα διαχειρίσιμο υλικό και αυξάνει αισθητά την απαίτηση νερού στο σκυρόδεμα αν δεν χρησιμοποιηθούν υπερρευστοποιητές. Είναι επίσης ακριβό υλικό, όμως είναι πρόσθετο που δεν επιδρά δυσμενώς στην πρώιμη αντοχή και τεχνικά κατάλληλο για πληθώρα απαιτήσεων. Όμως, όπως παρατηρεί ο Μιχαηλίδης (2015), στα υπόγεια έργα στην Ελλάδα, η προσθήκη πυριτιακής παιπάλης η οποία κατά κόρον συνιστάται από Ευρωπαίους ερευνητές ως μέσο μείωσης της αναπήδησης, δεν είναι αναγκαία λόγω της καταλληλότητας της ασβεστολιθικής άμμου. Στην περίπτωση ασβεστολιθικών αδρανών με άμμο πλούσια σε φίλλερ, δεν είναι απαραίτητη γενικά η προσθήκη ορυκτών προσθέτων, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρύτατα σε όλη την Ευρώπη, όπου δεν υπάρχουν άμμοι με υψηλά ποσοστά παιπάλης (15-18%). Η χρήση ιπτάμενης τέφρας, GGBS, ή πυριτιακής παιπάλης δεν δίνει κάποια ιδιαίτερη βελτίωση και επειδή αυτά τα υλικά δεν υπάρχουν τυποποιημένα στην ελληνική αγορά, η χρήση τους δημιουργεί παρά επιλύει προβλήματα. Πιο εύκολη είναι η χρήση πληρωτικού φίλλερ που υπάρχει στην ελληνική αγορά (Μιχαηλίδης, 2015) Νερό Το νερό του μίγματος πρέπει να είναι καθαρό, και να μην περιέχει συστατικά που επιβραδύνουν ή επιταχύνουν την ενυδάτωση, όπως έλαια, χλωρικά, θειικά, ή άλλα διαλυμένα άλατα, σάκχαρα, αιωρούμενη ιλύ, οργανικά. Θα πρέπει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις του ΕΝ 1008 για το Νερό Ανάμειξης του σκυροδέματος. Φυσικά νερά, όπως υπόγεια, ποτάμια, λιμναία, βρόχινα, είναι γενικά κατάλληλα. Ο λόγος Ν/(Τ+πρόσθετα) έχει μεγάλη σημασία τόσο στην επίτευξη ικανοποιητικής θλιπτικής αντοχής, όσον και στη μείωση του βαθμού της αναπήδησης. Θα πρέπει να είναι μικρότερος του 0.55 (EFNARC, 1996), και προτιμότερο είναι να κυμαίνεται μεταξύ 0.40 και Αδρανή Η καταλληλότητα των αδρανών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή σκυροδέματος προδιαγράφεται από το πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ Τα αδρανή σκυροδέματος χωρίζονται συνήθως σε τρεις (3) κατηγορίες

7 7 (κλάσματα) ανάλογα με τη διαβάθμιση των κόκκων: άμμος, γαρμπίλι και σκύρα ή χαλίκι. Στο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα λείπει το τελευταίο κλάσμα. Η διαβάθμιση των κόκκων θα πρέπει να έχει μέγιστο κόκκο αδρανών φ15 (1/2") ή φ8 (3/8"), και να είναι συνεχής χωρίς έλλειψη ή υπερβολή σε οποιοδήποτε μέγεθος ώστε να βρίσκεται μέσα στις ζώνες Δ και Ε (Σχήμα 8-2 α, β) συνιστάται η ζώνη Ε (ΚΕΔΕ, 1999). Στο Σχήμα 8-2γ δίνονται τα όρια της διαβάθμισης που προτείνονται από την EFNARC (1996). Εικόνα της διαβάθμισης των αδρανών φαίνεται στο Σχήμα 8-2δ. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται βέλτιστη συμπύκνωση με αποτέλεσμα πυκνό υλικό, στεγανότητα, υψηλή θλιπτική αντοχή και ελαχιστοποίηση της αναπήδησης. Αδρανή από σχιστώδη υλικά ή που περιλαμβάνουν επιμήκεις κόκκους τείνουν να μειώνουν την συμπύκνωση. Άλλωστε οι επιμήκεις κόκκοι έχουν πολύ μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια από αυτή που έχουν οι στρογγυλεμένοι με αποτέλεσμα τα μίγματα που περιέχουν τους πρώτους να είναι πτωχά σε τσιμέντο. Λόγω της αναπήδησης γίνεται από μόνη της διαβάθμιση του μίγματος με την απώλεια κυρίως των μεγάλων κόκκων και η πράξη έχει δείξει ότι και αδρανή με κακή διαβάθμιση είναι δυνατό να δώσουν ποιοτικά καλό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα μολονότι η ποσότητα αναπήδησης είναι μεγαλύτερη από όσο είναι αποδεκτό. Η BTS/ICE (2000) προτείνει να μην υπερβαίνει τα 10mm ο μέγιστος κόκκος. Τα αδρανή πρέπει να είναι ελεγμένα έναντι αλκαλιοπυριτικής αντίδρασης με τα υδραυλικά συνδετικά και τα πρόσμικτα όπως οι επιταχυντές. Αντιδραστικές μορφές της πυριτίας απαντώνται ως άμορφη στον οπάλιο, ως ινώδης κρυπτοκρυσταλλοφυής στον καλχηδόνιο, και ως κρυσταλλική στον τριδυμίτη. Αυτά τα αντιδραστικά υλικά απαντούν σε οπαλιούχους ή καλχηδονιούχους κερατόλιθους, πυριτικούς ασβεστόλιθους, ρυόλιθους ή ρυολιθικούς τόφφους, δακίτες ή δακιτικούς τόφφους, ανδεσίτες ή ανδεσιτικού τόφφους, και φυλλίτες (Neville, 1994). Οι σημερινές προδιαγραφές τείνουν περισσότερο να είναι απαιτήσεις συμπεριφοράς, δηλαδή να μην απαιτούν συγκεκριμένες κοκκομετρικές διαβαθμίσεις αλλά μόνον ότι το τελικό προϊόν θα πρέπει να έχει μία καθορισμένη αντοχή. (α) ΚΤΣ, 1997 (ΦΕΚ 315) (β) ΚΤΣ, 1997 (ΦΕΚ 315) (γ) EFNARC, (1996) (δ) Μέγ. κόκκος 8mm (Μιχαηλίδης & Γαρατζιώτης, 2009) Σχήμα 8-2. Κοκκομετρική διαβάθμιση αδρανών

8 Λεπτά αδρανή (filler) Τα λεπτά υλικά ακολουθούν την προδιαγραφή ΕΛΟΤ EN Λειτουργούν ως λιπαντικά στο νωπό σκυρόδεμα, και γι αυτό προστίθενται στο μίγμα, στο κλάσμα mm, που μαζί με το τσιμέντο και τα πρόσθετα επιτελούν το σκοπό αυτό. Μειώνουν επίσης τον κίνδυνο διαχωρισμού του μίγματος κατά την τοποθέτηση και η συμπύκνωση γίνεται ευκολότερη. Ωστόσο, εφόσον το περιεχόμενο των λεπτών είναι πολύ υψηλό, παράγεται κολλώδες νωπό σκυρόδεμα. Επίσης λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε νερό υπάρχει τάση για μεγαλύτερη συρρίκνωση και ερπυσμό Πρόσμικτα (admixtures) Τα πρόσμικτα ακολουθούν την προδιαγραφή ΕΛΟΤ ΕΝ 934-2, -5, -6. Χρησιμοποιούνται για να βελτιώσουν ή να μεταβάλλουν τις ιδιότητες του σκυροδέματος, που δεν μπορούν να ελεγχθούν από τα συνήθη συστατικά του. Διακρίνονται σε ρυθμιστές της πήξης, και σε τασιενεργές ενώσεις (Mehta & Monteiro, 2009). Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν οι επιταχυντές και οι επιβραδυντές, ενώ στη δεύτερη τα αερακτικά, οι μειωτές νερού και οι υπερρευστοποιητές. Προστίθενται ως ποσοστό 0.5% έως 7.0% του βάρους του τσιμέντου ή συνδετικού υλικού, που δίνει ποσότητες 2 έως 32 kg/ m Επιταχυντές Για το εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, λόγω της εφαρμογής του με ψεκασμό, υπάρχουν δύο απαιτήσεις. Ως νωπό σκυρόδεμα απαιτείται να έχει πολύ καλή εργασιμότητα, και αντλησιμότητα. Αντίθετα, μετά τον ψεκασμό απαιτείται άμεση ανάπτυξη της αντοχής που να δίνει τη δυνατότητα εφαρμογής ακόμη και στην οροφή στρώματος σκυροδέματος επαρκούς πάχους που να φέρει το ίδιο του βάρος. Στις σήραγγες συχνά οι απαιτούμενοι χρόνοι αρχικής πήξης είναι μικρότεροι από 3 λεπτά, τελικής πήξης μικρότεροι από 10 λεπτά, και ανάπτυξης αντοχής μεγαλύτερης από 5 MPa στις πρώτες 8 ώρες. Οι επιταχυντές είναι χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται στο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα για να αποκτά γρηγορότερα αντοχή και να μπορεί να φέρει φορτία της σήραγγας σε πρώιμα στάδια της διάνοιξης. Εκτός αυτού μειώνουν τον βαθμό της αναπήδησης των αδρανών, και επιτρέπουν τη δημιουργία παχύτερων στρώσεων ανά ψεκασμό, την εκτόξευση σε υγρές επιφάνειες με μικρή ροή και την εκτόξευση προς την οροφή. Η εκτίμηση της καταλληλότητας του επιταχυντή θα πρέπει να γίνεται στο εργαστήριο πριν από την έναρξη της κατασκευής, καθόσον πολλοί επιταχυντές είναι ασύμβατοι με διάφορα τσιμέντα. Προσοχή θα πρέπει να δίνεται στην ποσότητα της δόσης του επιταχυντή, καθόσον οι επιταχυντές αφενός είναι ακριβοί, αφετέρου μειώνουν λιγότερο ή περισσότερο την τελική αντοχή του σκυροδέματος. Πολλοί από τους σύγχρονους επιταχυντές επιφέρουν πολύ μικρότερη μείωση της τελικής αντοχής του σκυροδέματος. Η συνήθης δόση των επιταχυντών είναι 4 6% του τσιμέντου κατά βάρος, αν και δόσεις 7 % ή και μεγαλύτερες χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται εξαιρετικά γρήγορη σκλήρυνση. Επιτόπου χρησιμοποιούνται δύο ειδών περιεκτικότητες, μία χαμηλή για συνήθη χρήση, και μία υψηλότερη για την κατασκευή μίας αρχικής στρώσης πολύ μικρού πάχους κατάλληλης και για δύσκολες συνθήκες με νερά ή χαλαρό έδαφος. Στην πρώτη περίπτωση δεν πρέπει η αντοχή να μειώνεται περισσότερο από 30% σε σχέση με το αντίστοιχο σκυρόδεμα χωρίς τη χρήση του επιταχυντή. Στη δεύτερη περίπτωση η απώλεια στην τελική αντοχή δεν έχει σημασία, καθόσον σημασία έχει η προσωρινή σταθεροποίηση του εδάφους και η υδρομάστευση, ενώ τα φορτία πρόκειται να αναληφθούν από τις στρώσεις από εκτοξευόμενο σκυρόδεμα που θα ακολουθήσουν. Επίσης, κατά τον ψεκασμό σε κατακόρυφα τοιχώματα η δόση τους θα είναι μικρότερη από ότι κατά τον ψεκασμό της οροφής, ενώ κατά τον ψεκασμό του δαπέδου συχνά είναι δυνατή η μη χρήση επιταχυντή. Οι επιταχυντές προσφέρονται σε μορφή υγρού ή σκόνης. Διακρίνονται σε ελεύθερους αλκαλίων και σε αλκαλιούχους, με τους δεύτερους να υποδιακρίνονται σε αργιλικούς και σε πυριτικούς. Ο Πίνακας 8-3 δίνει τις κύριες ιδιότητές τους Ελεύθεροι αλκαλίων Οι υγροί ελεύθεροι αλκαλίων (alkali free) επιταχυντές, επιβάλλονται πλέον από τις προδιαγραφές σε παγκόσμιο επίπεδο για τις εφαρμογές εκτοξευόμενου σκυροδέματος υψηλών απαιτήσεων. Τούτο οφείλεται στις ευεργετικές ιδιότητές τους όσον αφορά την εφαρμογή και το περιβάλλον, την υγεία και την ασφάλεια. Αυτά τα προϊόντα που βασίζονται σε υδατικά διαλύματα ή αιωρήματα των ενώσεων θειικού αργιλίου, εξασφαλίζουν πολύ καλή εξέλιξη της πρώιμης αντοχής σε συνδυασμό με βέλτιστες ιδιότητες του εκτοξευόμενου σκυροδέματος και μείωση της αναπήδησης. Όσον αφορά τον όρο «ελεύθεροι αλκαλίων», πρέπει να γίνεται διάκριση μεταξύ δύο χημικών πτυχών επίδρασης του προϊόντος στις ιδιότητες του

9 9 εκτοξευόμενου σκυροδέματος: (α) η αλκαλικότητα (ή βασικότητα) είναι χαμηλή, συνήθως η τιμή του ph είναι περίπου 3. Αυτή η αλκαλικότητα επηρεάζει την υγεία και την ασφάλεια κατά την εφαρμογή, καθόσον οι ανθρώπινοι ιστοί κινδυνεύουν πολύ περισσότερο από ισχυρά αλκαλικά υγρά παρά από ασθενή οξέα, (β) η περιεκτικότητα σε ιόντα αλκαλίων, π.χ. νατρίου και καλίου, επηρεάζει τις ιδιότητες του σκυροδέματος. Με την αυξανόμενη περιεκτικότητα σε αλκάλια η τελική αντοχή και η ανθεκτικότητα του εκτοξευόμενου σκυροδέματος μειώνεται. Η επιταχυνόμενη πήξη και πρώιμη σκλήρυνση, επιτυγχάνονται χάρη σε δύο χημικές αντιδράσεις επαγόμενες από τα θειικά αργιλίου και θειικά υδροξείδια αργιλίου του επιταχυντή. Οι αντιδράσεις αυτές λαμβάνουν χώρα η μία μετά την άλλη, αλλά και με επικάλυψη και χημική παρεμβολή μεταξύ τους. Η αργιλική αντίδραση ξεκινάει με την ανάμειξη του επιταχυντή με το σκυρόδεμα στο ακροφύσιο, και εξ αυτής υπάρχει πολύ έντονος σχηματισμός εττρινγκίτη. Αυτή η άμεση εκκίνηση της κατακρήμνισης του εττρινγκίτη, η οποία λαμβάνει χώρα για ωρίμανση διάρκειας περίπου μίας ώρας, σχηματίζει μία αρχική στερεή μήτρα η οποία είναι αρκετά ισχυρή για την ασφαλή εφαρμογή του εκτοξευόμενου σκυροδέματος. Ωστόσο, η μέγιστη αντοχή σε θλίψη, ως αποτέλεσμα αυτής της πρωτογενούς αντίδρασης, συνήθως δεν υπερβαίνει τα 1.0 έως 1.5 MPa. Εν όψει της δράσης δυσμενών παραγόντων στο νεαρό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα, λόγω π.χ. φορτίων στη στέψη ή εισροής νερού, αυτή η αρχικά επιτευχθείσα αντοχή πρέπει να συνεχιστεί από μία επακόλουθη διαδικασία αύξησης της αντοχής, την πυριτική ενυδάτωση ως δευτερεύουσα αντίδραση του εκτοξευόμενου σκυροδέματος. Στο νωπό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα ενυπάρχουν γενικά επιβραδυντές για την παράταση της εργασιμότητας του μείγματος. Η επιβράδυνση αυτή της πυριτικής ενυδάτωσης είναι δυσμενής για την επίδοση του εκτοξευόμενου σκυροδέματος. Η δεύτερη δράση των επιταχυντών ελεύθερων αλκαλίων, κατά την ωρίμανση του νεαρού εκτοξευόμενου σκυροδέματος, είναι η ακύρωση της αρχικής επιβράδυνσης της ενυδάτωσης του τσιμέντου, η οποία οδηγεί σε μία γρηγορότερη έναρξη της πυριτικής αντίδρασης σε σύγκριση με το νωπό σκυρόδεμα. Πίνακας 8-3. Τύποι επιταχυντών και κύριες ιδιότητες (Höfler et al., 2011) Ιδιότητες Τύπος επιταχυντή Αλκαλιούχος αργιλικός Αλκαλιούχος πυριτικός Ελεύθερος αλκαλίων Εύρος δόσης 3 6% 12 15% 4 7% ph Ισοδύναμο Na 2 O 20% 12% <1% Πολύ πρώιμη αντοχή για την ίδια δόση Τελική αντοχή Υδατοστεγανότητα Έκπλυση Υγιεινή Ασφάλεια μεταφοράς βελτίωση, - επιδείνωση Αλκαλιούχοι (ή αλκαλικοί) Είναι παλαιότεροι τύποι υγρών επιταχυντών, που βασίζονται σε υδατικά πυριτικά (silicates) ή αργιλικά (aluminates) διαλύματα. Η διαφορά της δράσης μεταξύ αργιλικών και πυριτικών επιταχυντών έγκειται στο ότι οι αργιλικοί λαμβάνουν μέρος στην ενυδάτωση του τσιμέντου και αναπτύσσουν την αντοχή του τσιμέντου μέσα σε 0.5 έως 2 ώρες. Οι επιταχυντές αυτοί δεν είναι απαλλαγμένοι από αλκάλια, που σημαίνει ότι περιέχουν υψηλές ποσότητες ιόντων αλκαλίων και είναι βασικά υγρά που έχουν πολύ υψηλή τιμή του ph, μεγαλύτερη του 12 (Πίνακας 8-3). Υπάρχουν δύο τύποι αργιλικών επιταχυντών, οι Νατρίου και Καλίου. Οι Καλίου αναπτύσσουν ταχύτερα την αντοχή. Οι χημικές αντιδράσεις στο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα κατά τη χρήση αυτών των επιταχυντών διαφέρουν από αυτές των ελεύθερων από αλκάλια. Επίσης, λόγω της υψηλής καυστικότητας (βάσεις με υψηλό ph) υπάρχει ο κίνδυνος εγκαυμάτων από την επαφή με τους ανθρώπινους ιστούς, όπως τα μάτια και βλάβης από την εισπνοή στους πνεύμονες. Η χρήση τους επομένως απαιτεί ειδικά μέτρα ασφαλείας, όπως πολύ καλό εξαερισμό, και πολύ καλή θωράκιση της κεφαλής των χειριστών. Οι επιταχυντές αυτοί επιτυγχάνουν συνήθως καλή πρώιμη ανάπτυξη της αντοχής. Όμως, η τελική αντοχή μειώνεται δραστικά, >20-30%, και το σκυρόδεμα εκπλύνεται εύκολα από τη διείσδυση νερού, και τα υλικά της έπλυσης φράσουν τα συστήματα αποστράγγισης. Επίσης, λόγω της εισαγωγής από τον επιταχυντή μεγάλης ποσότητας ιόντων αλκαλίων, διακυβεύεται η ανθεκτικότητα του εκτοξευμένου σκυροδέματος λόγω

10 10 της ενίσχυσης του κινδύνου αλκαλιοπυριτικής αντίδρασης. Δεν είναι συμβατοί με πολλούς τύπου τσιμέντου, ειδικά οι νατρίου. Οι Μιχαηλίδης & Γαρατζιώτης (2009) αναφέρουν ότι παρατήρησαν σημαντική επίδραση του τύπου του επιταχυντή και της διαδικασίας εκτόξευσης. Συγκεκριμένα σε ένα σύνολο κατασκευαζόμενων σηράγγων, η αντοχή 28 ημερών κύβων ακμής 15 cm, πριν την προσθήκη του επιταχυντή ήταν ~55 MPa. Με την προσθήκη αργιλικού επιταχυντή η αντοχή κυλινδρικών δοκιμίων, ληφθέντων από συντηρημένα πανέλα, έπεσε στα ~37 MPa για χρήση καλιούχου και στα ~32 MPa για χρήση νατριούχου. Όταν χρησιμοποιήθηκε επιταχυντής ελεύθερος αλκαλίων, υπήρξε μόνον μικρή πτώση της αντοχής, σε 48±5 MPa Σύγκριση Εάν χρησιμοποιείται αυξημένη δόση αλκαλικού επιταχυντή (>6%) η πτώση της αντοχής μπορεί να ξεπεράσει το 50% και αυτό θα οδηγήσει σε αρχική σύνθεση με υψηλό ποσοστό τσιμέντου και άρα υψηλό κόστος. Αντίθετα, η χρήση μη αλκαλικών επιταχυντών δεν επιφέρει μείωση αντοχών. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι η πρώιμη αντοχή στις 24 ώρες, για το ίδιο μίγμα με αλκαλικό νατριούχο επιταχυντή φτάνει τα ~12 MPa και με μη αλκαλικό τα ~20 MPa (Πίνακας 8-4). Ο καλιούχος αργιλικός επιταχυντής δίνει μεγαλύτερες αντοχές από το νατριούχο, αλλά είναι πιο ακριβός. Το πλεονέκτημα των αλκαλικών επιταχυντών, οι οποίοι στην Ευρώπη έχουν καταργηθεί, είναι ο πολύ χαμηλός χρόνος πήξης που προσφέρουν, και η δυνατότητα στο χειριστή να εφαρμόζει μεγάλα πάχη στρώσεων χωρίς κόπο με ένα πέρασμα (Μιχαηλίδης, 2015). Για το ίδιο πάχος στρώσης, αν χρησιμοποιηθεί μη αλκαλικός επιταχυντής χρειάζονται τρία ή και τέσσερα περάσματα. Όμως, όταν η κάθιση είναι της τάξης των 15cm αυξάνεται το πάχος της στρώσης που μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα πέρασμα (Μιχαηλίδης, 2015). Πίνακας 8-4. Ανάπτυξη της αντοχής (Μιχαηλίδης, 2015) Σκυρόδεμα με κάθιση πάνω από 20cm Αντοχή σε MPa 24 ώρες 7 ημέρες 28 ημέρες Αναφοράς (κύβοι ) - 47±3 54±4 Με αλκαλικό νατριούχο επιταχυντή 12±2-23±4 Με επιταχυντή ελεύθερο αλκαλίων 20±3 45± Λιπαντικά άντλησης Η αξιολόγηση της αντλησιμότητας του σκυροδέματος βασίζεται ουσιαστικά στις ιδιότητες μαλακότητας και ρευστότητάς του. Η μαλακότητα προσδιορίζει το ιξώδες του νωπού σκυροδέματος. Όσο μαλακότερο το σκυρόδεμα, τόσο πιο εύκολα και πληρέστερα μπορεί να κατανεμηθεί στο μετασχηματιστή ροής στο ακροφύσιο και με περισσότερη ομοιογένεια και συνεπώς πιο αποτελεσματικά μπορεί να εγχυθεί και διασπαρεί σε αυτό ο επιταχυντής. Η ρευστότητα επηρεάζει επίσης τη δυνατότητα πλήρωσης για μεταφορά σε βαρέλες, και για το βαθμό πλήρωσης στους κυλίνδρους της αντλίας σκυροδέματος κατά τη φάση εισαγωγής και, συνεπώς, την αποτελεσματικότητα άντλησης. Χρησιμοποιείται κατά τη μέθοδο ψεκασμού πυκνής υγρής ροής, όπου αυξάνει επίσης τη λίπανση των σωλήνων και κατά συνέπεια βελτιώνει τη συνέχεια της ροής και μειώνει την ενέργεια και την απαιτούμενη πίεση Πρόσμικτα επιβράδυνσης της πήξης του σκυροδέματος αναφοράς Προκειμένου να υπάρχει υλικό για άμεση εκτόξευση, παράγονται μίγματα που διατηρούν την εργασιμότητά τους και πάνω από 24 ώρες, ώστε κατά τη διάρκεια των εκσκαφών να υπάρχει άμεσα διαθέσιμο υλικό για την άμεση σταθεροποίηση των επιφανειών. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση αναστολέων ενυδάτωσης που επιτρέπουν την επέκταση της διάρκειας ζωής του νωπού σκυροδέματος (Vandewalle, 2005). Το χημικό σύστημα αποτελείται από δύο πρόσμικτα, έναν αναστολέα ενυδάτωσης (σταθεροποιητή-stabiliser) που δύναται να δρα και ως ρευστοποιητής, και έναν επιταχυντή (ενεργοποιητή- activator). Ο πρώτος, εισαγόμενος στο μίγμα σκυροδέματος κατά τον χρόνο ανάμειξης παρεμποδίζει την ενυδάτωση του τσιμέντου, με τη διάρκεια να εξαρτάται από τη χρησιμοποιούμενη δόση. Ο δεύτερος, με την ανάμειξή του με το σκυρόδεμα στο ακροφύσιο διασπά την επίστρωση του πρώτου, και στη συνέχεια δρα στο τσιμέντο όπως ένα συμβατικός επιταχυντής.

11 Μειωτές νερού Προκειμένου να παραχθεί ισχυρό εκτοξευμένο σκυρόδεμα, ο λόγος νερού προς τσιμέντο πρέπει να είναι μικρότερος από Τούτο έχει ως συνέπεια τη δημιουργία μη εργάσιμου σκυροδέματος. Γι αυτό, στα υγρά μίγματα χρησιμοποιούνται μειωτές νερού που επιτρέπουν την παρασκευή εργάσιμου και αντλήσιμου νωπού σκυροδέματος με χαμηλό λόγο Ν/Τ, σταθερή συνεκτικότητα για τον εργάσιμο χρόνο, και χαμηλό ιξώδες για αντλησιμότητα και ομοιογενή μίξη του επιταχυντή στο σκυρόδεμα κατά τη ροή εντός του μετασχηματιστή του ακροφυσίου. Μια κάθιση 16-18cm είναι ιδανική για εκτόξευση με το χέρι και μια 13-15cm για εκτόξευση με ρομπότ, ενώ μια πολύ μεγαλύτερη κάθιση 20-25cm, που αντιστοιχεί σε μία εξάπλωση mm, απαιτεί πολύ μεγάλες καταναλώσεις επιταχυντή (Μιχαηλίδης, 2015). Οι μειωτές νερού, οι επιταχυντές και οποιαδήποτε άλλα πρόσμικτα του σκυροδέματος που χρησιμοποιούνται πρέπει να είναι συμβατά. Επομένως, οι συνδυασμοί θα πρέπει να είναι ελεγμένοι και εγκεκριμένοι από τον παρασκευαστή των πρόσμικτων και τον παραγωγό σκυροδέματος. Ο τυχαίος συνδυασμός των διαφόρων προϊόντων μπορεί να μη δώσει ικανοποιητικά αποτελέσματα. Οι μειωτές νερού διαφοροποιούνται ανάλογα με τη δυνατότητά τους για μείωση του νερού, και την καταλληλότητά τους. Οι (απλοί) μειωτές νερού (lignosulphonates) έχουν ικανότητα μείωσης περιορισμένη σε 5 10%, η οποία σε συνδυασμό με τη χημική τους σύσταση τους καθιστά ακατάλληλους για χρήση στο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα. Οι υπερρευστοποιητές είναι μειωτές νερού υψηλής δράσης, που διαφέρουν χημικά από τους κοινούς μειωτές νερού. Διακρίνονται σε δύο τύπους: οι Ναφθαλίνης (SNF) ή Μελαμίνης (SMF), χαρακτηρίζονται από καλή δυνατότητα μείωσης νερού από 5 25% και εξαιρετική συμβατότητα με επιταχυντές εκτοξευόμενου σκυροδέματος. Εντούτοις, οι επιλογές επέκτασης του χρόνου εργασιμότητας και μέγιστης μείωσης νερού είναι κάπως περιορισμένες. Μετά από 30 έως 90 λεπτά η εργασιμότητα επιστρέφει στη συνήθη (Neville & Brooks (1993). Η νέα γενιά των Πολυκαρβοξυλικών (PCE) χαρακτηρίζεται από βέλτιστη επίδοση μείωσης νερού από 10 40% και μεγάλη επέκταση του χρόνου εργασιμότητας. Η διάδραση όμως μεταξύ αυτού του τύπου υψηλού εύρους μειωτή νερού και των επιταχυντών εκτοξευόμενου σκυροδέματος είναι πιο πολύπλοκη και συνεπώς τα προϊόντα αυτά πρέπει να ταιριάξουν Πολυμερή γαλακτώματα Πολυμερή γαλακτώματα προστίθενται στο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα ξηρής μίξης για να προσδώσουν σε αυτό ειδικά απαιτούμενες ιδιότητες όπως βελτίωση της πρόσφυσης, μείωση της περατότητας, αντίσταση στη δράση των χλωριδίων, αύξηση της ανθεκτικότητας σε συνθήκες παγετού και τήξης, αντίσταση στην κρούση, προστασία του χάλυβα και βελτίωση της αντοχής Αερακτικά Στην περίπτωση που το εκτοξευμένο σκυρόδεμα θα εκτίθεται σε εναλλασσόμενες συνθήκες παγετού και τήξης, χρησιμοποιούνται αερακτικά. Η χρήση τους και η εισαγωγή αέρα 5-7% στο μίγμα δημιουργεί μεγάλη ευκολία στην εκτόξευση και στη διάστρωση Οπλισμός Όπως το συμβατικό σκυρόδεμα, έτσι και το εκτοξευμένο είναι ένα ψαθυρό υλικό με περιορισμένη αντοχή σε εφελκυσμό και κάμψη, αλλά σημαντική αντοχή σε θλίψη. Εντούτοις, η καταπόνησή του ως υλικό επένδυση σηράγγων, είναι κατά βάση θλιπτική. Ανάλογα με τις συνθήκες καταπόνησής του δύναται να είναι άοπλο, ή να οπλίζεται προκειμένου να αναλαμβάνονται τυχόν εφελκυστικές τάσεις. Ο συμβατικός του οπλισμός πραγματοποιείται συνήθως με την τοποθέτηση δομικού πλέγματος (ΤΠ , ΕΛΟΤ) σε μία ή δύο στρώσεις. Περαιτέρω ενίσχυσή του δύναται να επιτευχθεί με τον εγκιβωτισμό δικτυωτών πλαισίων ή και την τοποθέτηση ολόσωμων. Η ελάχιστη επικάλυψη αυτών θα είναι 15mm από την επιφάνεια του βράχου και 25 mm από την επιφάνεια του εκτοξευμένου σκυροδέματος. Επίσης, δεν θα μένουν κενά πίσω από τον οπλισμό. Εντούτοις, η εγκατάστασή τους είναι δύσκολη και χρονοβόρα εργασία, και συχνά σε συνθήκες που εξακολουθούν να είναι επικίνδυνες. Επίσης, οι ράβδοι οπλισμού δεν προσαρμόζονται στον ευέλικτο σχεδιασμό του πάχους της στρώσης του εκτοξευόμενου σκυροδέματος. Αντί του δομικού πλέγματος, εφόσον στατικά είναι αποδεκτό, προτιμάται για τον οπλισμό του η χρήση ινών, από χάλυβα ή άλλο υλικό, μήκους 3 έως 5 cm, η οποία ξεπερνάει τις παραπάνω δυσκολίες. Νέοι και πιο αποτελεσματικοί τύποι ινών έχουν αναπτυχθεί, και είναι διαθέσιμοι. Η χρήση των ινών

12 12 συμμορφώνεται με τα Προσαρτήματα Α και Β του προτύπου ΕΛΟΤ EN Εκτοξευμένο σκυρόδεμα οπλισμένο με χαλύβδινες ίνες πλεονεκτεί έναντι του δομικού πλέγματος, στην τοποθέτηση, με συνέπεια τη μείωση του χρόνου και του κόστους, και στην ασφάλεια. Η ελάχιστη περιεκτικότητα σε χαλύβδινες ίνες είναι 30 kg/m 3 (ΕΛΟΤ ΤΟ : 2009) ή 40 kg/m 3 (ΟΜΟΕ, 2002). Το μήκος των ινών δεν πρέπει να ξεπερνά το 0.7 της εσωτερικής διαμέτρου του σωλήνα εκτόξευσης. Η ανάμειξη ινών στο σκυρόδεμα πρέπει να γίνεται έτσι ώστε να αποφεύγεται η δημιουργία «σβώλων», που συνήθως απαιτεί ειδικό εξοπλισμό. 8.4 Μέθοδοι μίξης Η εφαρμογή του εκτοξευόμενου σκυροδέματος πραγματοποιείται με την τεχνική του ξηρού ή του υγρού μίγματος Ξηρή μέθοδος Χαρακτηριστικό της μεθόδου είναι ότι τα ξηρά υλικά έρχονται ξέχωρα από τα υγρά στο ακροφύσιο, από όπου εκτοξεύονται. Το ξηρό μίγμα ύφυγρων αδρανών και τσιμέντου-προσμίκτων/προσθέτων φορτώνεται στη χοάνη του μηχανήματος εκτόξευσης. Η υγρασία των αδρανών πρέπει να είναι 2 5%. Εφόσον είναι ξηρότερα δημιουργείται σκόνη, ενώ αντίθετα αν είναι υγρότερα υπάρχει ο κίνδυνος πρόωρης πήξης και βουλώματος των σωλήνων. Επιταχυντές προσφέρονται σε μορφή σκόνης ή υγρή. Οι ξηροί συμπεριλαμβάνονται σε έτοιμα μίγματα μέσα σε σάκους, που κοστίζουν. Σήμερα υπάρχουν επιταχυντές ελεύθεροι αλκαλίων σε ξηρή μορφή οι οποίοι αν αναμιχθούν με κοινό τσιμέντο του προσδίδουν ιδιότητες ταχείας πήξης. Η ακριβής δόση εξασφαλίζεται από επιταχυντές σε υγρή μορφή, και ιδιαίτερα όταν η προσθήκη τους στο ακροφύσιο γίνεται ξέχωρα από το νερό. Η σκόνη που δημιουργείται όταν χρησιμοποιούνται υγροί επιταχυντές δεν περιέχει καυστικά συστατικά σε αντίθεση με όταν χρησιμοποιούνται ξηροί επιταχυντές. Επίσης, λόγω του καλύτερου έλεγχου της μίξης των υγρών επιταχυντών, επιτυγχάνονται καλύτερες τιμές τελικής αντοχής (απώλεια <25%) Μεταφορά στο ακροφύσιο Με την βοήθεια πιεσμένου αέρα το μίγμα προωθείται σε αραιή ροή μέσω σωλήνωσης με μεγάλη ταχύτητα στο ακροφύσιο. Από διαφορετικούς σωλήνες έρχονται στο ακροφύσιο το νερό με τα τυχόν υγρά πρόσμικτα/πρόσθετα και ο πιεσμένος αέρας. Η μίξη γίνεται στο ακροφύσιο αμέσως πριν την εκτόξευση. Ο επιταχυντής, εφόσον είναι ξηρός προστίθεται στο ξηρό μίγμα, ενώ, εφόσον είναι υγρός, προστίθεται στο νερό (Σχήμα 8-3). Σχήμα 8-3. Διαδικασία αραιής ροής ξηρού (ή υγρού) εκτοξευόμενου σκυροδέματος (Χορήγηση από Sika Hellas ABEE)

13 13 Οι επιταχυντές μπορούν να αντικατασταθούν από ειδικά τσιμέντα που πήζουν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα μετά την διαβροχή με νερό. Είναι δυνατή επίσης η χρήση εργοστασιακού με ακρίβεια ζυγισμένου και αναμειγμένου ξηρού μίγματος. Οι ξηροί σάκοι ως υλικό κοστίζουν ακριβότερα, όμως η χρήση τους απαιτεί λιγότερο ανθρώπινο δυναμικό και προσφέρει ευκολία, μεγαλύτερη παραγωγικότητα και ομοιομορφία ποιότητας. O Πίνακας 8-5 δίνει τυπική σύνθεση για ποιότητα C30/37. Παρατηρούμε την αύξηση της αναλογίας τσιμέντου στο τελικό μίγμα, λόγω της αναπήδησης των αδρανών. Πίνακας 8-5. Σύνθεση 1m 3 ξηρού μίγματος. C30/37, CEM I 42.5, 350kg/1000l αδρανών (Sika, 2007) kg/l kg l 1 Τσιμέντο Πυριτιακή παιπάλη mm αδρανή 4% υγρασία mm αδρανή 2% υγρασία Ξηρό μίγμα Σταθεροποιητής 0.2-2% 6 Επιταχυντής μη αλκαλικός 3-6% Αναπήδηση 16-20% Περιεκτικότητα σε τσιμέντο στον τοίχο 450kg/m Εξοπλισμός Οι μηχανές ψεκασμού λεπτής ροής είναι σημαντικά μικρότερες από εκείνες της πυκνής ροής. Διακρίνονται σε διπλού θαλάμου πίεσης και σε περιστροφικές. Στις διπλού θαλάμου το ξηρό μίγμα έρχεται στον άνω θάλαμο και κατόπιν με την πίεση και την βαρύτητα οδηγείται στον κάτω θάλαμο όταν η βαλβίδα του αέρα είναι ανοικτή. Από τον κάτω θάλαμο μετρημένες ποσότητες στέλνονται συνεχώς στη σωλήνα παροχής. Στις περιστροφικές (Σχήμα 8-4) η χοάνη της μηχανής τροφοδοτείται με ξηρό μίγμα από όπου αυτό πέφτει σε μία σειρά από εννέα ή και περισσότερες οπές που βρίσκονται μέσα σε ένα περιστρεφόμενο κύλινδρο ή μία λεκάνη. Η δόση κάθε οπής ενεργοποιείται με την πίεση αέρα που την ωθεί στον σωλήνα παροχής. Η μηχανή θα πρέπει να εξασφαλίζει την ομαλή μόνιμη ροή του μίγματος στο σωλήνα και στο ακροφύσιο. Η απόδοση των μηχανών εκτοξευόμενου σκυροδέματος στο ακροφύσιο είναι από 5 έως 8 m 3 /h. Η μεγαλύτερη απόσταση παροχής εξαρτάται από τον τύπο της μηχανής και για τις καλύτερες από αυτές μπορεί να υπερβεί τα 270m οριζόντια ή τα 90m κατακόρυφα, στις πολύ μεγάλες μάλιστα αποστάσεις οι κοινές σωλήνες παροχής μπορεί να αντικατασταθούν από χαλύβδινες, ώστε να μειωθούν οι τριβές στα τοιχώματα. Το υλικό που εισάγεται στη χοάνη (7) γλιστράει στον περιστρεφόμενο θάλαμο (6). Με την περιστροφή του θαλάμου (2), και την πίεση αέρα (1), το μίγμα μεταφέρεται στο θάλαμο εκφύσησης (5). Με πίεση του αέρα πυθμένα (3) το μίγμα φθάνει στο σωλήνα μεταφοράς (4). Από εκεί μεταφέρεται σε αραιή ροή στο ακροφύσιο ψεκασμού. Σχήμα 8-4. Λειτουργία μηχανής περιστροφικού τύπου (Χορήγηση από Sika Hellas ABEE)

14 Εκτόξευση στο τοίχωμα Ο ακριβής έλεγχος του νερού από τον χειριστή αποσκοπεί στην αποφυγή είτε της δημιουργίας υπερβολικής σκόνης είτε της ροής στην επιφάνεια. Η τελική ανάμειξη των αδρανών με το νερό επέρχεται στο τοίχωμα, και γι αυτό θα πρέπει να γίνονται κυκλικές κινήσεις του ακροφυσίου κατά την εκτόξευση. Το σκυρόδεμα εκτοξεύεται από το ακροφύσιο με μεγάλη ταχύτητα στην επιφάνεια και η δύναμη κρούσης συμπυκνώνει το υλικό. Στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται ίνες οπλισμού του σκυροδέματος, τότε έχει παρατηρηθεί αύξηση της φθοράς του εξοπλισμού. Για την ικανοποιητική διαδικασία της εκτόξευσης απαιτείται ένας ικανός αεροσυμπιεστής που θα παρέχει καθαρό, ξηρό, χωρίς λάδια αέρα, ικανό να διατηρεί τις απαιτούμενες ταχύτητες στο ακροφύσιο. Οι απαιτήσεις διαφέρουν με τον εξοπλισμό, την κατάστασή του και τον τρόπο της λειτουργίας του. Η παροχή των αεροσυμπιεστών με πίεση 700 kpa κυμαίνεται από 10 m 3 /h για εσωτερικές διαμέτρους σωλήνων 25 mm έως 28 m 3 /h για εσωτερικές διαμέτρους σωλήνων 64 mm. Οι παροχές αυτές θα πρέπει να μειωθούν ανάλογα με την παλαιότητα, το υψόμετρο και τις απώλειες στις σωληνώσεις και στη μηχανή. Επιπλέον το μήκος του σωλήνα, το φαινόμενο βάρος του υλικού, οι κάμψεις και συνδέσεις των σωλήνων, και το ύψος του ακροφυσίου σχετικά με τη μηχανή, επηρεάζουν τις απαιτήσεις του εξοπλισμού σε αέρα. Σαν γενικός κανόνας λαμβάνεται ότι η πίεση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τα 175 kpa, για χρήση σωλήνων μικρότερων από τα 30 m, και ότι η πίεση θα πρέπει να μεγαλώνει κατά 35 kpa ανά 15 m επιπλέον σωλήνα και άλλα 35 kpa ανά 8 m διαφοράς υψομέτρου του ακροφυσίου άνω της μηχανής. Γενικά η πίεση στην εισαγωγή μίας περιστροφικής μηχανής πρέπει να είναι 380 kpa η οποία θα πρέπει να αυξάνεται κατά 2.3kPa ανά μέτρο σωλήνας πάνω από τα 30 μέτρα. Η πίεση του νερού πρέπει να διατηρείται 70 έως 100 kpa πάνω από την πίεση εισαγωγής του αέρα, ώστε να υπάρχει επαρκής διαβροχή στο ακροφύσιο. Κατά την ξηρή εκτόξευση ο χειριστής αντιμετωπίζει πολύ σκόνη ψεκασμού και σημαντική αναπήδηση Δυνατότητες και εφαρμογές Στα πλεονεκτήματα συμπεριλαμβάνονται το χαμηλό κόστος του εξοπλισμού και η ευελιξία. Αντίθετα, στα μειονεκτήματα συμπεριλαμβάνονται: το κόστος φθοράς των μηχανών, η δημιουργία σκόνης, που αντιμετωπίζεται εν μέρει με την ύγρανση των αδρανών ή τη χρήση δεσμευτών σκόνης ή την αύξηση της πίεσης του νερού στο ακροφύσιο, η αυξημένη αναπήδηση που δύναται να φτάσει και το 50% στη στέψη, η μικρή παροχή που ακόμη και για τις πλέον σύγχρονες μηχανές δεν ξεπερνά τα 8-10m 3 /h, η εφαρμογή γενικά χωρίς ίνες ή μικροπυριτία ή μεγάλη εκμηχάνιση. Κύριες εφαρμογές της είναι σε έργα όπου απαιτούνται μικροί όγκοι εκτοξευμένου σκυροδέματος, υψηλές απαιτήσεις ευελιξίας (π.χ. επισκευές) ή μεγάλες αποστάσεις μεταφοράς Υγρή μέθοδος Χαρακτηριστικό της μεθόδου είναι ότι το νωπό σκυρόδεμα φτάνει ξέχωρα από τον επιταχυντή στο ακροφύσιο από όπου εκτοξεύεται. Το υγρό μίγμα μετρημένων ποσοτήτων αδρανών, τσιμέντου, προσθέτων, προσμίκτων και νερού τροφοδοτεί τη χοάνη του εξοπλισμού μεταφοράς Μεταφορά στο ακροφύσιο Το νωπό σκυρόδεμα έρχεται στη μηχανή εκτόξευσης είτε ως έτοιμο (Σχήμα 8-5) είτε ως εργοταξιακό. Στη συνέχεια μεταφέρεται μέσω σωλήνων στο άκρο τους όπου βρίσκεται το ακροφύσιο. Από διαφορετικούς σωλήνες έρχονται στο ακροφύσιο το επιταχυντικό πρόσμικτο και ο πιεσμένος αέρας. Εκεί, το υγρό σκυρόδεμα αναμιγνύεται με αέρα και επιταχυντή, και ψεκάζεται. Η εφαρμογή πραγματοποιείται με πυκνή ροή. Η μέθοδος αραιής ροής, όπου το υγρό μίγμα βάσης αντλείται μέσω ενός ρότορα, όπως και στην ξηρή μέθοδο (Σχήμα 8-3), με ώθηση πιεσμένου αέρα, γενικά δεν εφαρμόζεται. Κατά τη μέθοδο πυκνής ροής (Σχήμα 8-6), το επαρκώς υγρό σκυρόδεμα αντλείται έως το ακροφύσιο με αντλία σκυροδέματος, και μετά διασπείρεται με πιεσμένο αέρα σε ένα μετασχηματιστή όπου η ροή του μετατρέπεται σε αραιή. Η κύρια διαφορά από το συμβατικό αντλούμενο σκυρόδεμα έγκειται στην απαίτηση για όσο το δυνατόν λιγότερους παλμούς κατά την διάρκεια μεταφοράς ώστε ο ψεκασμός από το ακροφύσιο να είναι σταθερός. Ο πιεσμένος αέρας, μέσω ενός αεροσυμπιεστή, τροφοδοτείται σε ξεχωριστές σωλήνες προς το ακροφύσιο. Το επιταχυντικό πρόσμικτο προστίθεται από τη μετρητική μονάδα, στον πιεσμένο αέρα λίγο πριν το μετασχηματιστή, ώστε η συγκέντρωσή του να είναι ομοιόμορφη στο σκυρόδεμα. Η δοσολογία είναι συγχρονισμένη με την ποσότητα του σκυροδέματος, έτσι ώστε να προστίθεται πάντα η προκαθορισμένη ποσότητα του επιταχυντή.

15 15 Σχήμα 8-5. Τροφοδότηση χοάνης της αντλίας (Μιχαηλίδης & Γαρατζιώτης, 2009) Σχήμα 8-6. Διαδικασία εκτόξευσης πυκνής ροής σκυροδέματος υγρής μίξης (Χορήγηση από Sika Hellas ABEE) Η μέθοδος πυκνής ροής είναι η σύγχρονη υψηλής απόδοσης διαδικασία, που χρησιμοποιείται πάντα όταν προδιαγράφεται σκυρόδεμα υψηλής ποιότητας και απόδοσης. Η εφαρμογή της στα έργα επιτρέπει: (α) μεγάλη παραγωγή εκτοξευόμενου σκυροδέματος, μέχρι 25 m 3 /h σε ορισμένες περιπτώσεις, (β) βελτιωμένες

16 16 συνθήκες εργασίας στην περιοχή ψεκασμού, λόγω της μικρότερης παραγωγής σκόνης, (γ) υψηλή ποιότητα και ανθεκτικότητα λόγω της ελεγχόμενης σταθερής ποσότητας του νερού ανάμειξης, (δ) μειωμένη αναπήδηση στο μισό έως τέταρτο, (ε) μειωμένο κόστος φθοράς στον εξοπλισμό ψεκασμού, (ς) χαμηλή κατανάλωση αέρα κατά τη διάρκεια του ψεκασμού. Η διαδικασία πυκνής ροής απαιτεί περισσότερη εργασία στην αρχή (εκκίνηση) και στο τέλος (καθάρισμα) του ψεκασμού σε σχέση με την ξηρή διαδικασία. Επίσης, με την εφαρμογή αναστολέα ενυδάτωσης ο χρόνος εργασίας επεκτείνεται έτσι ώστε να μην είναι προκαθορισμένος κατά την παραγωγή και το σκυρόδεμα να πρέπει να εφαρμόζεται εντός αυτού του χρόνου άλλως να απορρίπτεται, όπως συνέβαινε παλαιότερα. Πίνακας 8-6. Βέλτιστες παράμετροι πυκνής ροής νωπού εκτοξευόμενου σκυροδέματος Εργασιμότητα για πάνω Θερμοκρασία Περιεκτικότητα σε αέρα Πρώιμη αντοχή από 2 ώρες < 200mm κάθιση 20 o C 3 8% J2 Ο σχεδιασμός του μείγματος εξαρτάται από: (α) τις απαιτήσεις των προδιαγραφών αντοχής και ανθεκτικότητας του σκληρυμένου σκυροδέματος, και της πολύ πρώιμης και της πρώιμης ανάπτυξης της αντοχής του εκτοξευμένου σκυροδέματος, (β) την απαιτούμενη εργασιμότητα του νωπού σκυροδέματος, (γ) το διαθέσιμο εξοπλισμό παραγωγής, και (δ) το κόστος του. Ο Πίνακας 8-6 δίνει τις βέλτιστες παραμέτρους για το νωπό και πρώιμο σκυρόδεμα. Ως αποτέλεσμα όλων αυτών των παραμέτρων επιλέγονται ο τύπος και η περιεκτικότητα τσιμέντου, ο τύπος και η διαβάθμιση αδρανών, η περιεκτικότητα σε νερό, και το είδος και η ποσότητα των προσθέτων-προσμίκτων. Η καταλληλότητα του μίγματος επιβεβαιώνεται με δοκιμές. Η επιλογή της κοκκομετρικής διαβάθμισης των αδρανών εξαρτάται από τα διαθέσιμα τοπικά υλικά, καθόσον η μεταφορά των μεγάλων ποσοτήτων τους είναι αντιοικονομική. Για τις ίδιες προδιαγραφές εκτοξευμένου σκυροδέματος και οι δύο διαδικασίες, πυκνής και αραιής ροής, απαιτούν το ίδιο μίγμα, σε κοκκομετρία, Ν/Τ, πρόσμικτα-πρόσθετα, περιεκτικότητα και τύπο τσιμέντου. Ο Πίνακας 8-7 δίνει μια σύνθεση μίγματος πριν την εκτόξευσή του. Πίνακας 8-7. Σύνθεση 1m 3 μίγματος πριν την εισαγωγή των προσμίκτων Συνήθεις Λόγος kg kg/l l Μίγμα 1m 3 ποσότητες Τσιμέντο CEM I Νερό Αέρας 4% 4% Αδρανή 100% Άμμος 0 4mm 60% 60% Χαλίκι 4 8mm 40% 40% Παιπάλη <0.125mm 4 9% Νερό (Ν/Τ ) 192 Υγρασία άμμου 4% Υγρασία χαλικιών 2% Προστιθέμενο νερό 137 Πρόσμικτο Υπερρευστοποιητής % Επιταχυντής 5 8% AF 6% Ο Πίνακας 8-8 δίνει τη σύνθεση του σκυροδέματος μετά την εκτόξευση ως επένδυση στον τοίχο, η οποία έχει ποσοτικά μεταβληθεί λόγω της αναπήδησης και της συμπύκνωσης Εξοπλισμός Για την αραιή ροή, δύναται να χρησιμοποιηθεί μία περιστροφική μηχανή όπως αυτή στο Σχήμα 8-4. Για την πυκνή ροή υγρού μίγματος ψεκασμού σκυροδέματος χρησιμοποιούνται κυρίως συστήματα με αμφίδρομες αντλίες. Αντίθετα με τις συμβατικές αντλίες σκυροδέματος, τα συστήματα αυτά πρέπει να πληρούν την πρόσθετη απαίτηση ροής μιας όσο το δυνατό πιο σταθερής και συνεχούς παροχής, ώστε να εξασφαλίζεται ο ομοιογενής ψεκασμός. Οι αντλίες σκυροδέματος λειτουργούν υδραυλικά με κινητήρες ηλεκτρικούς ή ντίζελ. Τα έμβολα παροχής συνδέονται υδραυλικά μέσω κυλίνδρων καθοδήγησης. Λειτουργούν με ώση-έλξη. Το έμβολο αντιστροφής δημιουργεί ένα κενό το οποίο γεμίζει με υλικό που εισρέει στον κύλινδρο. Συγχρόνως,